[发明专利]一种桥梁墩柱导流装置

说明书

技术领域

本发明桥梁建设领域，具体涉及一种桥梁墩柱导流装置。

背景技术

改革开放之初，我国公路里程仅有88.8万公里，公路桥梁仅有12.8万座，总长3283公里。经过30年努力，2007年底，我国公路网总里程已达358万公里。公路桥梁总计57万座，长2.32万公里，年增1.5万座，长664公里，公路桥梁技术发展取得了举世瞩目的成绩。此后七年，中国的桥梁工程师们自主创新，完成了一批批世界级高难度桥梁建设工程，推动我国由桥梁大国向桥梁强国迈进。随着港珠澳大桥等世界级超级工程的破土动工，“中国创造”蜚声海外，国人再次站在世界桥梁的巅峰。

然而，随着现有桥梁服役时间的增加，所存在的问题也逐渐暴露出来，桥梁墩柱水中部分腐蚀受流水的冲刷和溶蚀病害会出现桩基保护层剥落、钢筋锈蚀。该病害的产生与桩身的施工质量、施工方式、水环境、桩柱抗流水冲刷和溶蚀措施有很大关系。一般的表现形式有：钢护筒锈蚀：钢护筒是桩身施工时的附属工具，在浇筑桩身时预埋在桩孔内，起成孔护桩的作用。桩体浇筑好之后钢护筒与桩身连在一起，一般不做拆除。钢护筒锈蚀仅是护筒外部的钢材出现锈蚀现象，病害较为常见，也较轻微。当仅存有这种危害时，如果桩体和钢护筒结合良好，一般情况下桩身水中部分(相对于水面以下)无裂缝、无露筋的现象发生；混凝土保护层剥落：混凝土保护层的作用是保护钢筋，避免钢筋直接接触外界空气的那一部分混凝土。当墩柱水中部分长期被水流冲刷、溶蚀会造成混凝土保护层的剥离。一般是，混凝土保护层剥落直接导致桩身随着出现钢筋裸露锈蚀；钢筋锈蚀：钢筋锈蚀是桩体的混凝土保护层剥离，钢筋直接裸露接触外界，从而被锈蚀破坏；或混凝土保护层尚未剥离但已失去保护作用，水或氯离子从保护层的空隙或微通道中侵入，导致钢筋受锈胀，钢筋被锈蚀后自身体积增大，保护层被胀裂，最终产生剥离。这些现象会大大降低墩柱的耐久性，甚至对桥梁墩台的强度、刚度造成较大的破害，影响桥梁结构的正常使用。

我国现行使用的桥梁，对流水影响的考虑存在有多种情况。对于20世纪末至现阶段施工的特大桥，下部结构多采用高桩承台形式。水中墩柱通过高性能抗渗混凝土抵抗复杂的水环境。而流水对河床、海床的局部冲刷影响均作为下部结构设计控制因素。水中墩柱的外形以椭圆形扩大承台为主，此类桥墩具备一定能力的抗流水冲刷和溶蚀能力。然而，在普通高速公路桥及城市道路桥梁中，对流水影响仅考虑其满足规范要求或凭借以往工程经验进行设计。在流水的冲刷和溶蚀方面，通常采用提高混凝土的强度、混凝土保护层厚度和不断改善桩基施工工艺作为提高桥墩抗流水冲刷和溶蚀能力的方法。水中墩柱的外形以圆形、椭圆形为主，此类桥墩一定时间段内具备抵抗流水冲刷和溶蚀的能力，但效果并不理想。随桥梁使用年限的增加，墩柱水下部分往往出现不同程度混凝土保护层剥落、风化和钢筋露筋、锈蚀现象，桩基本身也伴随较为明显的缩颈与空洞。

发明内容

本发明的目的之一是为解决上述桥梁墩柱水下部分出现混凝土保护层剥落、风化和钢筋露筋、锈蚀的现象，提供一种桥梁墩柱导流装置，通过加装此装置，以提高桥梁墩柱抗流水冲刷和溶蚀能力。

本发明提供的一种桥梁墩柱导流装置，由两片导流板组成，所述导流板之间由焊接或螺栓进行连接，所述两片导流板沿连接面对称，所述导流板同桥梁墩柱通过预埋件固定。

所述导流板由第一圆弧段、第一曲线段、第二圆弧段、第二曲线段和第三圆弧段组成。

所述第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段平面线型为直径与桥梁墩柱直径相同的圆弧。

所述第一曲线段为曲率半径于第一圆弧段与第三圆弧段间连续变化的曲线。所述第一曲线段平面线型为正反两段缓和曲线拼接而成的S型缓和曲线段，所述第二曲线段的平面线型与所述第一曲线段的平面线型相同。

所述导流板为金属材料。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种桥梁墩柱导流装置，通过在现有桥梁墩柱外侧加装该装置，可提高桥梁墩柱抗流水冲刷和溶蚀能力，该装置设计简单，安装方便，可有效延长桥梁墩柱的使用寿命。

附图说明

图1所示为本发明桥梁墩柱导流装置的结构示意图。

图2所示为本发明桥梁墩柱导流装置的剖面图。

图3所示为本发明桥梁墩柱导流装置流场计算模型。

图4所示为本发明桥梁墩柱导流装置流场计算模型网格划分示意图。

图5所示为本发明桥梁墩柱导流装置周围流场压强分布图。

图6所示为本发明桥梁墩柱导流装置周围流场速度场分布图。

图7所示为本发明桥梁墩柱导流装置周围流场流水流向图。